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LLC谐振全桥并联均流开关电源的研制

秦惠  
【摘要】: 随着软开关技术和并联均流技术的发展,高性能的大功率高频开关电源的研究与开发已成为电力电子领域的重要研究方向。针对大功率电源在性能、重量、体积、效率和可靠性方面的要求,本文主要对高效率的开关电源主电路结构和并联均流控制技术进行研究,并研制出一种基于LLC谐振的交流电力机车智能控制充电机系统。 交流传动电力机车对其所用的大功率蓄电池充电机的工作效率要求达到90%以上,这是采用硬开关技术的开关电源难以达到的。根据这种开关电源功率大、效率要求高的特点,充电机主电路采用了LLC谐振全桥电路的结构。选取谐振元件参数是设计LLC谐振全桥电路的重点和难点,本文通过建立LLC全桥谐振变换器的线性等效模型,详细分析了LLC谐振全桥的频率、短路和空载特性,提出一套完整的LLC谐振全桥电路结构的参数设计方法。 本充电机最大输出电流为150A,为此设计采用了5个30A电源模块并联供电的模式。论文依据设计要求选取LLC谐振全桥电路的元件参数,利用SABER仿真验证了参数的正确性;并完成了整个电源模块主电路其它器件的参数选择;控制电路采用通用PWM调制芯片SG2525实现PFM调频控制。实现了电源模块的高频ZVS(零电压开关)软开关,有效地提高了电源模块的转换效率,减小了单模块的体积。 通过对几种常用的负载均流方法进行研究和电路分析,根据主从均流控制的特点,采用CAN总线实现主从均流法,数字均流的采用提高了系统的抗干扰能力;设计了监控模块对各电源模块和整体输出进行监控;通过CAN总线接口和人机接口的设计,提高了电源系统的智能化和可操作性。实现了多个电源模块并联供电的模式。 最后给出了电源模块的实验结果和电源系统并联运行的测量数据,实验证明了理论分析的正确性和设计方法的合理性。


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